食品中矿物质元素的测定目标ppt课件

1、5.食品中矿物质元素的测定,目标: 掌握食品中常见矿物质元素的标准溶液、标准使用液的配制、储存和使用方法，掌握不同的待测样品的不同的处理方法，掌握样品消化的方法和元素测定的原理和基本操作技能。,主要内容,5.1 概述(概念、分类、测定意义） 5.2 火焰原子吸收分光光度法测定食品中钙、铁、镁、锰、铜、锌、铝 5.3 石墨炉原子化法测定食品中铅、镉、铬、镍 5.4 原子荧光光谱法测定食品中汞、砷、硒含量 5.5 分光光度法测定食品中磷的含量 5.6 双硫腙分光光度法测定食品中锌的含量 5.7 银盐法、砷斑法测定食品中砷含量 5.8 自学氟、碘的测定,概念 食品中所含的元素有50多种、除去C、H、

2、O、N 4种构成水分和有机物质以外，其他的元素统称矿物质元素。,5.1 概述,分类： 从营养学的角度，可分为必需元素、非必需元素和有毒元素三类； 从人体需要的角度，可分为常量元素（含量在0.01%以上）、微量元素（含量低于0.01%）两类,常量元素需求比例较大如钾、钠、钙、镁、磷、氯、硫等 人体必需的微量元素有：铁、铜、锌、锰、锡、碘、氟、硒等,微量元素在机体组织中的作用浓度很低且常严格局限在一定的范围之内；其功能形式、化学价态与化学形式也非常重要。例：铬的+6价毒性大，+3价对人体有益；无机锗毒性大，有机锗毒性小。 有毒元素：其极小的剂量，即可导致机体呈现毒性反应，而且人体中具有蓄积性，随着

3、在人体内的蓄积量的增加，机体会出现各种中毒反应，如汞、镉、铅、砷等,来源： （1）由自然条件（如地质、地理、生物种类、品种等）所决定的，食物本身天然存在的矿物质元素 （2）为营养强化而添加到食品中的微量矿物质元素 （3）食品加工、包装、贮存时，受到污染，引入了重金属元素。像锡来自于铁皮上的镀锡，接触中的焊锡；像铜来自加工的铜镀浓缩锅，铜勺等造成。,检测意义 评价食品的营养价值； 开发和生产强化食品具有指导意义； 有利于食品加工工艺的改进和食品质量的提高； 可以了解食品污染情况，以便查清和控制污染源。,测定方法：食品中矿物质元素的检测方法有很多，而尤其以分光光度法、原子吸收分光光度法用得最多。

4、分光光度法由于设备简单，能达到食品中矿物质检测标准要求的灵敏度，故一直被广泛采用； 原子吸收分光光度法由于它的选择性好，灵敏度高，操作简便快速，可同时测定多种元素的优点，而成为矿物质测定中最常用的方法。,测定矿物质元素首先要做的两件事： （1）食品成分复杂，其中的无机元素一般常与有机物结合，以金属有机化合物的形式存在于食品中，在测定无机元素之前，必须先采用干法灰化和湿法消化破坏有机物质，释放出被测组分。 （2）破坏掉有机物质的样液中，多数待测元素浓度低，而且还有其他元素的干扰，所以要浓缩和除去干扰。 所以样品制备时应考虑将复杂成分中的待测成分制成供测试样液。,测定矿物质元素样品的预处理方法,湿

5、法消化：高氯酸-硝酸法 硝酸-高氯酸-硫酸法 硝酸-硫酸法 干法灰化 高压消解 微波消解,矿物质元素测定过程中应注意的问题 样品处理过程中所用酸为优级纯。 样品制备过程中防止污染。 所用试剂为优级纯，水为去离子水或同等纯度的水。 使用的玻璃仪器需用20%的硝酸浸泡24h 以上。 标准储备液和使用液应用聚乙烯瓶储存，4保存。,5.2 火焰原子吸收分光光度法测定食品中钙、铁、镁、锰、铜、锌、铝,原子吸收分光光度法是利用原子吸收分光光度计来测定限量元素。 原子吸收光谱分析的仪器包括四大部分 光源、原子化系统、分光系统、检测系统,光源系统：产生待测元素的特征谱线，一般采用空心阴极灯； 原子化系统：使试

6、样中的待测元素转变为自由原子蒸气（火焰原子化器雾化器和燃烧器；无火焰原子化器高温石墨管，试样在石墨管中随着温度的升高而干燥、灰化、原子化，即转变为自由原子蒸气）； 分光系统：分出通过火焰的光线中待测元素的谱线； 检测系统：将光信号转换成电信号，经调制、放大、处理，最后输出结果。,1.火焰式仪器内有燃烧的火焰，提供一定能量让含有限量元素的溶液雾化后，经过火焰获得能量，热离解为原子状态就可吸收特定波长的光，由基态激发态，不同的原子所吸收的波长不一样，如测Cu就要将仪器换上Cu空心阴极灯，让其发射出Cu的特定波长光，根据其吸收的多少来定量。（与标准曲线比较）,2.无火焰原子化法 石墨炉法：让样品溶液

7、在石墨管小空间内完成干燥、灰化、原子化三步，仪器提供高温，原子再去吸收特定波长光。灵敏度比火焰原子化法高。 冷原子化法：在溶液进行化学反应，使元素为原子态，再喷 入原子吸收分光光度计测定。,原子吸收分光光度法的特点： 优点：灵敏度高，应用广，选择性好，抗干扰性强，适于元素的痕量分析。 缺点：要连续测不同的元素，要多次换不同的阴极灯。,原子吸收分光光度法进行定量测定的方法 标准曲线法： 被测元素低浓度时，对分析线的吸收与浓度之间呈良好的线性关系。故可配制低浓度的标准溶液。分别测定其吸光度，以吸度为纵坐标、浓度为横坐标，绘制其标准曲线。根据样液的吸光度，在标准曲线上求出样液的浓度。,食品中钙、铁、

8、镁、锰、铜、锌、铝的测定 以牛奶为样品进行讲解，演示样品的处理、原子吸收的使用等操作 （1）原理： 样品湿法消化处理后，导入原子吸收分光光度计中，经原子化，钙、铁、镁、锰、铜、锌、铝分别在波长422.7nm、248.3nm、285.2nm、259.5nm、324.8nm、213.8nm、309.3nm处，对钙、铁、镁、锰、铜、锌、铝空心阴极灯发射的谱线有特异吸收。在一定浓度范围内，其吸收值与它们的含量成正比，与标准系列比较后能求出食品中被测元素的含量。,（2）仪器： 原子吸收分光光度计 分析天平。 （3）试剂： 盐酸 硝酸 高氯酸 混合酸消化液：硝酸与高氯酸之比为4:1 0.5mol/L硝酸溶

9、液：量取32ml硝酸，用去离子水稀释至1000mL 铁、镁、锰、铜、锌等的标准溶液：直接购买储备液，然后用0.5mol/L硝酸溶液稀释成所需要的浓度，储存在聚乙烯瓶中，4 保存。,（4）测定 样品消化：精确称取均匀样品适量于250mL高型烧杯中，加混合酸消化液加热消化至无色透明为止。加入3mL去离子水，加热以挥去多余的硝酸。待烧杯中的液体接近23mL时，取下冷却。用去离子水洗并转移至10mL的刻度试管中，用去离子水定容至刻度。 取与消化样品相同量的混合酸消化液，按上述操作做空白试验。,测定： 将各标准使用液按下表配制成不同浓度系列的各相应元素的标准稀释液 按仪器说明书调节狭缝、空气及乙炔的流量

10、、灯头高度、元素空心阴极灯电流等参数至最佳状态，下表为测定时的参数，供参考。,绘制标准曲线：以标准系列的浓度值为横坐标，各元素对应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线。 计算：,（5）说明及注意事项： 所用玻璃仪器均以硫酸重铬酸钾洗液浸泡数小时，再用洗衣粉充分洗刷，后用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗烘干，方可使用。 所用设备如电磨、绞肉机、匀浆器、打碎机等必须不锈钢制品。所用容器必须使用玻璃或聚乙烯制品。 蔬菜、水果、鲜鱼、鲜肉等含水量高的样品用水冲洗干净后，再用去离子水充分洗净。含水量小的样品（如米、面、豆类、奶粉等）取样后立即装容器密封保存，防止空气中的灰尘和水分污染。,由于火焰原子法的原子化程度

11、较低，且待测元素的蒸汽被火焰气体大量稀释，对于要求灵敏度较高的一些重金属含量测定，石墨炉原子法是理想的选择。（如铅、镉、铬等元素的测定国标中都选用石墨炉原子法作为第一法）。,5.3 石墨炉原子化法测定食品中铅、镉、铬、镍 原理：样品经消解（可选用干法灰化、湿法消化、微波消解法中的任何一种），制成试样液，按照仪器说明书调节有关参数至最佳状态，以标准曲线法进行定量计算。 测定参数：,5.4.1 原子荧光光谱法测定食品中汞（砷、硒）含量,概述： 汞俗称水银，汞易蒸发，在空气中以蒸气状态存在。 汞的化合物能溶于水或稀酸，毒性很大，常见的汞化物有氯化高汞、氧化汞、硝酸汞、碘化汞等，均属于烈性毒物。 多用

12、于电气仪器设备，如电解食盐、农药等，易造成环境污染，环境中的微生物能使无机汞转化为有机汞，如甲基汞、二甲基汞等烷基汞化合物其毒性更大。,原理：样品经酸加热消解后，在酸性介质中，样品中汞被硼氢化钾或硼氢化钠还原成原子态汞，由载气载入原子化器中，在汞空心阴极灯照射下，基态汞原子被激发至高能态，在去活化回到基态时，发射出特征波长的荧光，其荧光强度与汞的含量成正比，与标准系列比较定量。,样品处理方法：高压消解法/微波消解法 讨论：比较测定汞时样品处理方法与其他元素处理方法有何不同？为什么? 注意：实验时不小心将汞洒落在台面上，应立即将大汞珠收集后，撒上硫磺粉。,5.4.2 食品中有害矿物质元素的测定

13、冷原子吸收光谱法测定汞含量,原理：样品经酸消解或催化酸消解，其中的汞转化为离子状态，汞离子在强酸性介质中，被氯化亚锡还原为元素汞，用测汞仪进行测定，与标准比较定量。 样品处理方法： （1）压力消解罐消解法 （2）回流消化法 （3）五氧化二钒消化法,5.5 分光光度法测定食品中磷的含量,以乳粉为样品进行讲解，老师指导、学生独立完成操作训练 原理：样品经酸氧化后，磷在酸性条件下与钼酸铵结合生成磷钼酸铵，磷钼酸铵能被对苯二酚、亚硫酸钠还原成蓝色化合物钼蓝。660nm波长测定钼蓝吸光度，根据吸光度的大小与磷的含量成正比的关系，与标准系列比较定量。,计算： 说明及注意事项： 1.在配制对苯二酚溶液时加入

14、浓硫酸的目的是减缓氧化。 2.亚硫酸钠溶液应于实验前临时配制，否则可使钼蓝溶液发生混浊。,GB 5413.22-2010中磷的测定： 试样经酸氧化（硝酸、高氯酸，直到消化液变成无色或淡黄色，且冒出白烟），使磷在硝酸溶液中与钒钼酸铵生成黄色络合物。用分光光度计在波长440 nm处测定吸光度，其颜色的深浅与磷的含量成正比。,原理： 样品经消化后，在酸性溶液中（ pH4.0 5.5）锌离子可与双硫腙生成紫红色络合物， 溶于四氯化碳，络合物的颜色深浅与锌的浓度成正比，在波长530nm处测定吸光度，与标准系列比较而进行定量。,5.6 双硫腙分光光度法测定锌的含量 （GB/T 5009.14第二、第三法）

15、,双硫腙的性质：学名为二苯基硫卡巴腙，又名二苯磺腙、打萨宗等。它是一种蓝黑色结晶粉末，难溶于水（能溶于碱性水溶液），可溶于氯仿、四氯化碳，并呈绿色。 双硫腙能与许多金属形成络合物，这些络合物能溶于氯仿或四氯化碳而呈色。控制一定的反应条件，可以提高双硫腙对重金属的选择性，使显色反应具有特异性，从而可用双硫腙分光光度比色法对食品中的多种微量矿物质元素进行测定。 常用的控制方法是控制溶液的PH或加入适当的掩蔽剂。,在pH8.59.0时，加入氰化钾可以掩蔽铜、汞、锌等离子的干扰；加入盐酸羟胺可排除铁离子的干扰；加入柠檬酸铵可防止生成氢氧化物沉淀使铅被吸附而受损失。（废氰化钾排放前应加入 NaOH或Fe

16、SO4，以降低毒性） 市售的双硫腙常含有氧化生成的二苯硫卡巴二腺，此化合物不与金属元素反应，也不溶于酸性或碱性水溶液，但能溶于氯仿和四氯化碳呈黄色或棕色，因而干扰测定，所以常常需进行纯化处理。,试剂 （1）盐酸羟胺溶液(200g/L) （2）双硫腙四氯化碳溶液(0.1g/L)： （3）双硫腙使用液：要求双硫腙使用液的透光率为57%,吸取1.0mL双硫腙溶液，加四氯化碳至10mL混匀。用1cm比色杯，以四氯化碳调节零点，于波长530nm处测吸光度(A)，用下式算出配制l00mL双硫腙使用液(57%透光率)所需双硫腙溶液的毫升数(V)。,样品消化：硝酸-高氯酸-硫酸法 硝酸-硫酸法（注意加入酸的顺

17、序） 灰化法,测定： 锌标准系列的准备及标准曲线的绘制：吸取0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0mL锌标准使用液（相当于锌0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0ug)，分别置于125mL分液漏斗中，依次加入盐酸、硫代硫酸钠、双硫腙等试剂，最后将锌与双硫腙反应产生的紫红色化合物提取至四氯化碳中，以四氯化碳为空白，于530nm处测定吸光度，绘制标准曲线。,取上述消化液510mL和同量的试剂空白液于125mL分液漏斗中。于样品消化液及试剂空白液中依次加入5mL水、0.5mL盐酸羟胺、硫代硫酸钠、双硫腙等试剂，于530nm处测定吸光度，与标准比较定量。,消除Cu、Pb、Hg离子干扰,消除

18、Fe离子干扰,结果计算： 式中： X-样品中锌的含量，mg/kg； m1-样品消化液中锌的含量（从标准曲线上查得）， g； m2-试剂空白液中锌的含量（从标准曲线上查得）， g； m-样品质量，g。 V1-样品消化液的总体积，ml V2-测定用样液的体积，ml,说明及注意事项： （1）双硫腙易被氧化，生成黄色的化合物不溶于酸及碱，能溶于氯仿中，因此氯仿中不得含有氧化物。操作时不宜敞开暴露 于空气过久，避免直射光操作。 （2）硫代硫酸钠是一种掩蔽剂，可消除铜、铅、汞等离子的干扰。 （3）双硫腙比色法测定金属元素的含量具有较高的灵敏度和选择性，设备简单，但操作工作量大，耗用试剂、溶剂较多，至今多被

19、列为国标中的第二法或 第三法。,5.7.1 银盐法测定食品中砷含量 （GB/T 5009.11第二法) 概述： 砷常用于制造农药和药物，水产品和其他食物由于受水质或其他原因的污染而含有一定量的砷。砷的化合物有强烈的毒性，我国食品卫生标准中对各类食物中含砷量有严格的规定。 砷的测定方法有银盐法和砷斑法。砷斑法又叫古蔡氏法，操作比较简便，但目测时有主观误差，银盐法克服了砷斑法的目测误差。,银盐法测定砷含量的原理： 在碘化钾和酸式氯化亚锡存在下，利用锌与酸作用生成原子态氢，使样品消化液中高价砷还原成三价砷，三价砷与氢作用，生成砷化氢气体，通过乙酸铅浸泡的棉花，进入含有二乙氨基二硫代甲酸银（简称DDC

20、Ag）的吸收液，砷化氢与 DDCAg作用，形成红色胶态物，与标准系列比较定量。,样品的制备： （1）硝酸-高氯酸-硫酸法： 定氮瓶中消化，对干燥的试样可先加水少许使湿润。 加入数粒玻璃珠，硝酸-高氯酸混合液(4:1），放置片刻，小火缓缓加热，待作用缓和，放冷。 沿瓶壁加入 5mL或10ml硫酸，加热至瓶中液体开始变成棕色时，不断沿瓶壁滴加硝酸-高氯酸混合液，使有机物质分解完全。 加大火力，至产生白烟，溶液应透明无色或微带黄色，放冷（在消化过程中应注意控制热源强度！）。 加无离子水煮沸，除去残余的硝酸至产生白烟为止，如此处理2次，放冷。 将冷后的溶液移入50mL或100mL容量瓶中定容。,取消化

21、样品相同量的硝酸-高氯酸混合液和硫酸，按同一方法做试剂空白试验。 （2）样品也可以用灰化法处理，加氧化镁和硝酸镁助灰化，残渣用6mol/L的盐酸溶解后定容，控制定容后的溶液每10mL相当于1g样品，相当加入盐酸量1.5mL。,测定装置：(演示装置的安装和使用),样品消化液、碘化钾、氯化亚锡、锌粒,测定： 吸取一定量的湿法消化后的定容溶液（相当于5g样品）及同量的试剂空白液，分别置于150mL锥形瓶中，补加硫酸至总量为5mL，加水至5055mL。 吸取0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL砷标准使用液（相当于 0、2、4、6、8、10 g砷），分别于150mL锥形瓶中，加水至40m

22、L，再加1+1硫酸10mL,于样品消化液、试剂空白液及砷标准溶液中各加 15碘化钾溶液 3mL酸性氯化亚锡溶液 0.5mL，混匀，静置15min。各加入3g锌粒，立即分别塞上装有乙酸铅棉花导气管的胶塞，并使导气管尖端插入盛有银盐溶液4mL的离心管中的液面下，在常温下反应45min后，取下离心管，加三氯甲烷补足4mL。用1cm比色杯，以零管调节零点，于波长520nm处测定吸光度。,以标准系列中砷的含量为横坐标，以吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。 结果计算：,说明及注意事项： （1）三氧化二砷有剧毒，操作时应小心。 （2）氯化亚锡试剂不稳定，在空气中能氧化生成不溶性氯氧化物，失去还原剂作用。配制时加

23、盐酸溶解为酸性氯化亚锡溶液，加入数粒金属锡，经持续反应生成氯化亚锡，新生态氢具有还原性，以保持试剂溶液的稳定的还原性。 氯化亚锡在本试验中的作用是将高价砷还原为三价砷以及在锌粒表面沉淀锡层以抑制产生氢气的生成速度，以及抑制某些元素的干扰，如锑的干扰等。,（3）乙酸铅棉花的作用是为吸收可能产生的硫化氢，使其生成硫化铅而滞留在棉花上，以免吸收液吸收产生干扰，因为硫化物与银离子生成灰黑色的硫化银，影响比色。 （4）锌粒的大小和规格及酸的用量会影响实验结果，不同形状和规格的无砷锌粒，因其表面积不同，与酸反应的速度就不同，这样生成氢气气体流速不同，将直接影响吸收效率及测定结果。,（5）吸收液中DDC-A

24、g的浓度以0.2%0.25%为宜，浓度过低将影响测定的灵敏度和重现性。因此，配制试剂时，应放置过夜或在水浴上微热助溶，轻微的浑浊可以过滤除去。若试剂溶解度不好时，重新配制，吸收液必须澄清。 （6）样品消化液中的残余硝酸需设法驱尽，硝酸的存在影响反应与显色，会导致结果偏低，必要时需增加测定用硫酸的加入量。,（7）砷化氢发生器及吸收应防止在阳光直射下进行，同时应控制温度在25左右，防止反应过激或过缓，作用时间以45min 至1h为宜，室温高时氯仿部分挥发，在比色前用氯仿补足4mL，以免影响结果。 （8）吸收液中含有水分时，当吸收与比色环境的温度改变，会引起轻微浑浊，比色时可微温使其澄清。,5.7.

25、2 砷斑法测定食品中砷含量（GB/T 5009.11第三法),原理 试样消化后，以碘化钾、氯化亚锡将高价砷还原成三价砷，然后与锌和酸产生的新生态氢生成为砷化氢，当砷化氢气体碰到溴化汞试纸片时生成由黄至黄褐色的砷斑。斑点颜色的深浅与砷的含量成正比，可根据颜色的深浅比较定量。,溴化汞试纸：将滤纸剪成直径为2cm的圆片，浸泡于5溴化汞乙醇溶液中1h以上，保存于冰箱中，临用前取出置暗阴处阴干备用。 古蔡氏砷斑测定器 斑点颜色,砷斑测定器,砷斑测定器,自学内容,1 . 二乙基二硫代氨基甲酸钠比色法测定铜的含量（P153） 2. 食品中氟和碘的测定（P171174）,报告中存在的几点问题,1.移液管、容量

26、瓶等玻璃器皿的有效位数。 2.维生素c测定结果单位书写有误（mL/100g)。 3.表格设计应更加合理，每个项目的测定最好用一张记录表。 4.记录应认真、清晰，按要求划改。,5.8 食品中锡的测定方法 苯芴酮比色法（GB/T 5009.16 第二法） 原理： 样品经消化后，在弱酸性溶液中，四价锡离子与苯芴酮形成微溶性橙红色络合物，在保护性胶体存在下与标准系列比较定量。 仪器： 分光光度计。 马福炉。 分析天平。,试 剂： 酒石酸溶液(100g/L)。 抗坏血酸溶液(10g/L)，临用时配制。 动物胶溶液(5g/L)，临用时配制。 酚酞指示液(10g/L)：称取1g酚酞，用乙醇溶解至100mL。

27、 氨水(1+1)。 硫酸(体积比1+9) 苯芴酮溶液(0.1g/L)：称取0.010g苯芴酮，加少量甲醇及硫酸(1+9)数滴溶解，以甲醇稀释至100ml。,锡标准储备液：准确称取0.1000g金属锡(99.99%)，置于小烧杯中，加l0ml硫酸，盖以表面皿，加热至锡完全溶解，移去表面皿，继续加热至发生浓白烟，冷却，慢慢加50ml水，移入100ml容量瓶中，用硫酸(1+9)多次洗涤烧杯，洗液并入容量瓶中，并稀释至刻度，混匀。此溶液每毫升相当于1.0mg锡。 锡标准使用液：用硫酸(1+9)稀释至每毫升相当于10.0ug锡。,测定： （1）样品消化： 称取1.005.00g样品（根据锡含量而定）于瓷坩埚中，先小火炭化至无烟，移入高温电炉（500士25）灰化68h，放冷。 若灰化不彻底，则加 lml混合酸（硝酸与高氯酸之比为4:1），在小火上加热，反复多次直到消化完全，放冷，用硝酸（0.